(57)【要約】  本発明は、熱機関であって、圧縮比を変化させるためのシステム（１１）を含み、圧縮比を変化させるためのシステム（１１）が、−少なくとも１つのクランクピン（１３）および少なくとも１つのアーム（１７）を含む、クランクシャフト（１２）と、−前記クランクピン（１３）上に回転可能に取り付けられた少なくとも１つの偏心部（２１）であって、コネクティングロッドの一端と係合するよう意図された偏心外面（２５）、および少なくとも１つの歯付きリングギア（２８）を含む、偏心部（２１）と、−前記偏心部（２１）の角度位置を制御するための制御デバイス（３１）と、を備える、熱機関において、前記制御デバイス（３１）が、−作動ピニオン（３３）を備えた作動シャフト（３２）と、−前記クランクシャフト（１２）のジャーナル（１４）および前記アーム（１７）を軸方向に横に、対応するボアを介して通過する、少なくとも１つの中間シャフト（４０）であって、前記作動ピニオン（３３）と噛合する第１の中間ピニオン（４１）、および偏心部（２１）と噛合する第２の中間ピニオン（４１’）を備えた、中間シャフト（４０）と、を含むことを特徴とする、熱機関に関する。
2019519714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に自動車両の熱機関であって、前記熱機関の圧縮比を変化させるためのシステム（１１）を備え、前記圧縮比を変化させるための前記システム（１１）が、
−  少なくとも１つのクランクピン（１３）および少なくとも１つのアーム（１７）を備える、クランクシャフト（１２）と、
−  前記クランクピン（１３）上に回転可能に取り付けられた少なくとも１つの偏心部（２１）であって、コネクティングロッドの一端と協働するよう意図された偏心形状の外側面（２５）、および少なくとも１つのギア（２８）を有する、偏心部（２１）と、
−  前記偏心部（２１）の角度位置を制御するための制御デバイス（３１）と、
を備える、熱機関において、
前記制御デバイス（３１）が、
−  作動ピニオン（３３）を備えた作動シャフト（３２）と、
−  前記クランクシャフト（１２）のジャーナル（１４）および前記アーム（１７）を軸方向に、対応するボア（４３）を通って通過する、少なくとも１つの中間シャフト（４０）であって、前記作動ピニオン（３３）と噛合する第１の中間ピニオン（４１）、および偏心部（２１）と噛合する第２の中間ピニオン（４１’）を備えた、中間シャフト（４０）と、
を備えることを特徴とする、熱機関。
【請求項２】
前記作動ピニオン（３３）と噛合する第１の中間ピニオン（４１）と、偏心部（２１）と噛合する第２の中間ピニオン（４１’）と、を各々が備えた、２つの中間シャフト（４０）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の熱機関（１）。
【請求項３】
前記作動シャフト（３２）が、前記クランクシャフト（１２）と同軸であり、前記２つの中間シャフト（４０）が、前記作動シャフト（３２）の両側に位置付けられることを特徴とする、請求項２に記載の熱機関（１）。
【請求項４】
少なくとも１つの軸受（４４）が、径方向において、中間シャフト（４０）と、前記対応するボア（４３）の面と、の間に挿入されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の熱機関（１）。
【請求項５】
前記熱機関（１）が、キャニスタ（４７）を備え、前記キャニスタ（４７）に前記中間シャフト（４０）が少なくとも部分的に差し込まれることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の熱機関（１）。
【請求項６】
前記キャニスタ（４７）が、対応する中間シャフト（４０）の一端を回転可能に取り付けるための軸受を成す少なくとも１つのチャンバ（４９）を備えることを特徴とする、請求項５に記載の熱機関（１）。
【請求項７】
前記クランクケース（４７）が、外周にピニオン（５０）を組み込むことを特徴とする、請求項５または６に記載の熱機関（１）。
【請求項８】
前記クランクケース（４７）の軸方向端面上にプーリー（１８）が固定されることを特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載の熱機関（１）。
【請求項９】
各第１の中間ピニオン（４１）が、対応する中間シャフト（４０）と統合されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の熱機関（１）。
【請求項１０】
前記偏心部（２１）の回転速度を前記作動ピニオン（３３）の回転速度で割った速度比が、０．５に等しいことを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の熱機関（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮比を変化させるための改良されたシステムを備えた熱機関に関する。本発明は、自動車両の分野に、限定的にではないが特に有利に適用される。
【背景技術】
【０００２】
機関の動作状態に応じて圧縮比を変化させるためのシステムが知られている。圧縮比を変化させるためのこれらのシステムは、１組の偏心部を備え、それらの偏心部は、偏心部のそれぞれがコネクティングロッドの一端と協働するように、クランクシャフトのクランクピン上に取り付けられている。
【０００３】
制御デバイスが、偏心部の位置の調整を可能にする。この目的のために、制御デバイスは、作動シャフトと、作動シャフトに装着された作動ピニオン、および一方では一部分が作動ピニオンと噛合しかつ他方では別の部分が偏心部に装着されたギアと噛合する中間ピニオンによって構成される、多段のピニオンと、を備える。
【０００４】
固定比、またはクランクケースに対して作動シャフトが固定のとき、各偏心部は、クランクシャフトの半分の速度で回転する。この目的のために、作動ピニオンと、中間ピニオンと、偏心部と、の、噛合する３つの部材の組(meshing triplet)が使用される。作動ピニオンの歯数が偏心部の歯数の半分の少なさであることにより、クランクシャフトの速度の半分の速度で作動する側に位置する第１の偏心部が、固定比で回転することが可能となる。クランクシャフトジャーナルのレベルのところのピニオンとトランスファシャフトとの組立体により、作動側に位置する第１の偏心部の運動(kinematics)を残りの偏心部に段階的に伝達することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１３１１０７００号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されている第１の構成によれば、作動ピニオン、中間ピニオン、および偏心部からなる、ギアの３つの部材の組が、異なる平面内に延在する。これにより、中間ピニオンを統合するために、クランクシャフトのアームを局所的にくり抜く必要がある。そのような構成には、クランクシャフトを機械的に脆弱にするという欠点がある。
【０００７】
第２の知られている構成は、作動ピニオン、中間ピニオン、および偏心部からなる、ギアの３つの部材の組が、同じ平面内に延在するということによって区別される。機能的な、クランクシャフト強度、クランク半径、および歯強度間の妥協点では、作動ピニオンと偏心部の歯とのヘッド半径の和が、クランクシャフトのクランク半径より小さくなることを可能にすることができる。これにより、組立体を統合するためにクランクシャフトアームをくり抜く必要がないので、クランクシャフト強度を改善することができる。しかし、歯の強度は、上述した第１の構成に対して減少する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、特に自動車両の熱機関であって、機関の圧縮比を変化させるためのシステムを備え、圧縮比を変化させるためのシステムが、
−  少なくとも１つのクランクピンおよび少なくとも１つのアームを備える、クランクシャフトと、
−  クランクピン上に回転可能に取り付けられた少なくとも１つの偏心部であって、コネクティングロッドの一端と協働するよう意図された偏心形状の外側面、および少なくとも１つのギアを有する、偏心部と、
−  偏心部の角度位置を制御するための制御デバイスと、
を備える、熱機関において、
制御デバイスが、
−  作動ピニオンを備えた作動シャフトと、
−  クランクシャフトのジャーナルおよびアームを軸方向に、対応するボアを通って通過する、少なくとも１つの中間シャフトであって、作動ピニオンと噛合する第１の中間ピニオン、および偏心部と噛合する第２の中間ピニオンを備えた、中間シャフトと、
を備えることを特徴とする、熱機関を提案することによって、既存のシステムの欠点を効果的に矯正することを目的とする。
【０００９】
したがって本発明は、クランクアーム内に貫通孔を形成し、かつ第１の構成においてそうであったように機械加工することの困難な径方向の凹所を形成しないことによって、圧縮比を変化させるためのシステムの統合の容易化を可能にする。本発明はまた、組立体の剛性を改善する。加えて、歯に加わる応力が、第２の構成における応力未満であり、それにより、制御システムによって伝達されるトルクが最大になる。
【００１０】
一実施形態によれば、熱機関が、作動ピニオンと噛合する第１の中間ピニオンと、偏心部と噛合する第２の中間ピニオンと、が各々に設けられた、２つの中間シャフトを備える。これにより、中間シャフトによって伝達されるトルクを分散させることが可能になる。
【００１１】
一実施形態によれば、作動シャフトが、クランクシャフトと同軸であり、２つの中間シャフトが、作動シャフトの両側に位置付けられる。
【００１２】
一実施形態によれば、少なくとも１つの軸受が、径方向において、中間シャフトと、対応するボアの面と、の間に挿入される。
【００１３】
一実施形態によれば、熱機関がクランクケースを備え、クランクケースに中間シャフトが少なくとも部分的に差し込まれる。
【００１４】
一実施形態によれば、クランクケースは、対応する中間シャフトの一端を回転可能に取り付けるための軸受を成す少なくとも１つのチャンバを備える。
【００１５】
一実施形態によれば、クランクケースは、外周にピニオンを組み込む。
【００１６】
一実施形態によれば、クランクケースの軸方向端面上にプーリーが固定される。
【００１７】
一実施形態によれば、各第１の中間ピニオンが、対応する中間シャフトと統合される。
【００１８】
一実施形態によれば、偏心部の回転速度を作動ピニオンの回転速度で割った速度比が、０．５に等しい。
【００１９】
本発明は、次の説明を読めば、また添付の図を検討すれば、よりよく理解されよう。これらの図は、単に例示のために与えられており、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】熱機関のクランクシャフト内に統合された、本発明による圧縮比を変化させるためのシステムの全体図である。
【図２】クランクシャフトおよび本発明による圧縮比を変化させるためのシステムの長手方向断面図である。
【図３】本発明による圧縮比を変化させるためのシステムの、クランクシャフト抜きでの斜視図である。
【図４】本発明による圧縮比を変化させるためのシステムの作動デバイスの分解斜視図である。
【図５】本発明による圧縮比を変化させるためのシステムの一代替実施形態を示す長手方向断面図である。
【図６】本発明による作動デバイスを組み込んだクランクシャフトの端部の斜視図である。
【図７ａ】作動ピニオンと偏心部との間の０．５という減速比を得るためのギア組合せを例示する概略図である。
【図７ｂ】作動ピニオンと偏心部との間の０．５という減速比を得るためのギア組合せを例示する概略図である。
【図７ｃ】作動ピニオンと偏心部との間の０．５という減速比を得るためのギア組合せを例示する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
同一の、同様の、または類似の要素は、図が変わっても同じ参照符号を有する。
【００２２】
図１は、機関の動作状態に応じて圧縮比を変化させるためのシステム１１を組み込んだクランクシャフト１２を示す。したがってシステム１１により、内燃機関を、その効率を向上させるために、低負荷状態下で高圧縮比で動作させることが可能になる。高負荷動作状態下では、ノッキングを回避するために圧縮比が下げられ得る。
【００２３】
より具体的には、軸Ｘを含むクランクシャフト１２は、原動機のクランクケース上に軸受を通じて回転可能に取り付けられるよう意図される。クランクシャフト１２は、複数のクランクピン１３と、クランクケース軸受と協働する複数のジャーナル１４と、を備える。クランクピン１３およびジャーナル１４は、軸Ｘに対して略垂直に延在するアーム１７によって隔てられる。クランクシャフト１２は、プーリー１８が回転可能方向に装着されるよう意図された前端部をさらに有する。フライホイール（図示せず）が、クランクシャフト１２の後端部に回転可能方向に装着される。
【００２４】
偏心部２１が、クランクピン１３上に、各偏心部２１内に形成された貫通孔２２を介して回転可能に取り付けられる。各偏心部２１は、孔２２、したがって対応するクランクピン１３の軸に対して偏心形状の、外面２５を有する。外面２５は、コネクティングロッド（図示せず）の大端部と協働するよう意図され、コネクティングロッドは、機関のピストンに回転可能に接続されるその小端部を有する。各偏心部２１は、外面２５の両側に位置付けられた２つのギア２８も備える。
【００２５】
偏心部２１は、一体鋳造部品とすることができる。この場合、クランクシャフト１２が、組立体の組み付けを可能にするためにいくつかの部分に分割される。あるいは、クランクシャフト１２が一体鋳造品であるとともに、偏心部２１が２つのハーフシェルから成り、２つのハーフシェルが各クランクピン１３の周りに取り付けられる。
【００２６】
図３および図４に示すように、制御デバイス３１は、偏心部２１の角度位置の調整を可能にする。
【００２７】
この目的のために、制御デバイス３１は、作動ピニオン３３を備えた作動シャフト３２であって、偏心部２１の角度位置を規制する作動デバイスと協働するよう意図されたピニオン３３’が他方の端部に設けられた、作動シャフト３２を備える。
【００２８】
加えて、２つの中間シャフト４０が、クランクシャフト１２のジャーナル１４およびアーム１７を軸方向に、対応するボア４３を通って貫通する。各中間シャフト４０は、作動ピニオン３３と噛合する第１の中間ピニオン４１と、偏心部２１と噛合する第２の中間ピニオン４１’と、を備える。作動ピニオン３３および偏心部２１は、クランクシャフト１２のアーム１７の両側に位置付けられる。
【００２９】
作動シャフト３２は、有利には、クランクシャフト１２と同軸であり、一方、２つの中間シャフト４０が、作動シャフト３２の両側に位置付けられる。
【００３０】
ジャーナル１４の内側での中間シャフト４０の回転案内を確実なものにするために、例えばニードルタイプの軸受４４が、径方向において、各中間シャフト４０と、対応するボア４３の面と、の間に挿入される。
【００３１】
一例示的実施形態では、第１のピニオン４１は、対応する中間シャフト４０の一端のところに統合される。ピニオン４１は、中間シャフト４０を機械加工または鍛造することによって得ることができる。第２のピニオン４１’は、対応するシャフト４０の反対端の側に嵌めることができる。
【００３２】
さらに、制御システム３１は、図４および図６に示すキャニスタ４７を備え、キャニスタ４７に中間シャフト４０が少なくとも部分的に差し込まれる。この目的のために、キャニスタ４７は、対応する中間シャフト４０の一端を回転可能に取り付けるための軸受をそれぞれが成す２つのチャンバ４９を備える。例えばニードルタイプの軸受５５を、径方向において、チャンバ４９の内面と、対応する中間シャフト４０と、の間に挿入することができる。
【００３３】
キャニスタ４７は、外周にピニオン５０を組み込むことができる。このピニオン５０は、例えば、オイル回路によって使用され得る。図５および図６で見ることのできる伝達トレイン用の歯５２を設けることが可能である。これらの歯５２は、軸方向において、キャニスタ４７とクランクシャフト１２のジャーナル１４との間に位置する。歯５２は、ジャーナル１４と一体に形成されてもよく、ジャーナル１４に対して取り付けられてもよい。
【００３４】
キャニスタ４７の軸方向端面上にプーリー１８が固定される。プーリー１８は、例えば、図５に示すように、１組のねじ５４がプーリー１８の横断壁を通過して、キャニスタ４７内に形成されたねじ山付き開口と協働することによって、キャニスタ４７に固定され得る。しかし、プーリー１８をキャニスタ４７上に留める他のシステムが考えられる。
【００３５】
図５に示す一代替実施形態によれば、制御デバイスは、単一の中間シャフト４０を備える。しかし、２つの中間シャフト４０またはそれよりも多くの中間シャフト４０を使用すると、各中間シャフト４０によって支えられるトルクを低減することが可能になる。
【００３６】
偏心部２１の回転速度を作動ピニオン３３の回転速度で割った速度比が、０．５に等しい。図７ａに示すように、この比は、例えば、互いに噛合する偏心部２１と第２の中間ピニオン４１’との間で直接得ることができる。この目的のために、モジュール１の１５本の歯を有する作動ピニオン３３と、モジュール１の１５本の歯を備える第１の中間ピニオン４１と、モジュール１．５の２２本の歯を備える第２の中間ピニオン４１’と、モジュール１．５の４４本の歯を有する偏心部２１と、を使用することが可能である。トランスファピニオン５９が、例えば、モジュール１．５の１５本の歯を備え、対応する偏心部２１が、モジュール１．５の４４本の歯を有する。
【００３７】
図７ｂおよび図７ｃは、作動側の同じ構成を示すが、クランクピン１３の中心とジャーナル１４の中心との間の距離に対応するクランク半径が、図７ｃの構成の場合のほうがより短くなっており、トランスファピニオン５９が、図７ｂの構成の場合よりも図７ｃの構成の場合のほうがより小さくなっている。一例示的実施形態では、モジュール１の２２本の歯を有する作動ピニオン３３と、１５本の歯を有する中間ピニオン４１、４１’と、４４本の歯を有する偏心部品２１と、が使用される。この場合、作動ピニオン３３と噛合する、モジュール１を有する第１の中間ピニオン４１と、偏心部２１と噛合する、モジュール１．５を有する第２の中間ピニオン４１’と、が設けられる。図７ｂの実施形態では、トランスファピニオン５９が、例えば、モジュール１．５の１９本の歯を備え、対応する偏心部２１が、モジュール１．５の４４本の歯を有する。図７ｃの実施形態では、トランスファギア５９が、例えば、モジュール１．５の１５本の歯を備え、偏心部２１が、モジュール１．５の４４本の歯を有する。システムの所望の減速比を得るために、中間ピニオン４１、４１’、および偏心部２１の他の構成が言うまでもなく考えられる。
【００３８】
動作の際に、作動シャフト３２がフレームに対して回転方向に固定されているとき、システム１１は固定の圧縮比構成を有する。一時的な比においては、プーリー１８の側に位置する偏心部２１の角度位置が、新たな圧縮比点に向かうために作動シャフト３２の角度位置によって制御される。この目的のために、シャフト３２は、例えば、ホイールウォームギア(wheel and worm gear)や適合されたシャフトを動かすための他の任意の手段などの作動デバイスを用いて作動させることができる。
【００３９】
加えて、図２および図４に示すように、クランクシャフト１２のジャーナル１４を通じて、シャフト５８およびいわゆるトランスファピニオン５９が、作動シャフト３２の側に位置する偏心部２１の運動と同じものを、クランクシャフト１２の残りの全ての偏心部２１上に段階的に伝達する。このために、シャフト５８上に取り付けられたピニオン５９が、残りの偏心部２１のギア２８と噛合する。
【００４０】
したがって本発明は、クランクアーム１２に貫通孔４３があり、かつ第１の構成においてそうであったように機械加工することの困難な径方向の凹所があるのではない実施形態によって、圧縮比を変化させるシステム１１の統合を容易化する。本発明はまた、組立体の剛性を改善する。加えて、歯に加わる応力が、第２の構成における応力未満であり、それにより、制御システム３１によって伝達されるトルクを最大にすることが可能になる。
【符号の説明】
【００４１】
１  熱機関
１１  システム
１２  クランクシャフト、クランクアーム
１３  クランクピン
１４  ジャーナル
１７  アーム
１８  プーリー
２１  偏心部、偏心部品
２２  貫通孔
２５  偏心外面、外側面
２８  歯付きリングギア
３１  制御デバイス、制御システム
３２  作動シャフト
３３  作動ピニオン
３３’  ピニオン
４０  中間シャフト
４１  第１の中間ピニオン、第１のピニオン
４１’  第２の中間ピニオン、第２のピニオン
４３  ボア、貫通孔
４４  軸受
４７  キャニスタ、クランクケース
４９  チャンバ
５０  ピニオン
５２  歯
５４  ねじ
５５  軸受
５８  シャフト
５９  トランスファピニオン、トランスファギア
Ｘ  軸
【図１】
2019519714.tif 000003
【図２】
2019519714.tif 000004
【図３】
2019519714.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
2019519714.tif 000009
【図７ｂ】
2019519714.tif 000010
【図７ｃ】
2019519714.tif 000011
【国際調査報告】
2019519714.tif 000012
2019519714.tif 000013
2019519714.tif 000014
2019519714.tif 000015
2019519714.tif 000016
2019519714.tif 000017